用可编程VaconNXP系列变频器设计节能抽油机变频系统

很多朋友对用可编程VaconNXP系列变频器设计节能抽油机变频系统不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1介绍

电机换向抽油机是一种机电一体化、高效节能的产品。采用高品质Vacon变频器，矢量控制，无速度反馈。Vacon变频器具有可编程功能，可以根据用户的工艺要求，通过编程满足用户的特殊定时要求。高品质的Vacon变频器完全可以满足工业环境中的应用要求。电机采用变频电机，低速性能好。

摩擦轮传动作为工作机构，机械传动路线短，效率高，电机实现正反向换向，启动换向平稳，冲击小；冲程和冲次可独立无级调节，光杆和上下速度可单独控制，适用于各种油(稀油和稠油)的生产和抽汲。

与同型号常规游梁式抽油机相比，该机机械效率提高两倍以上，系统效率达到50%，节电46%，解决了现有设备不能直接抽稠油的问题。该抽油机操作简单，使用可靠，维护方便，是常规游梁式抽油机的理想换代产品。图一。电机换向抽油机实物图2。马达换向抽油机的工作原理

新型节能抽油机变频控制系统硬件采用可编程VaconNXP系列变频器和变频交流电机。配有用于抽油机控制的专用软件。变频器在C槽配NXOPTA5编码器反馈扩展卡，D槽配NXOPTB1I/O扩展卡，扩展卡NXOPTA1跳线X2设置为电压输入。该变频电机功率因数高，机械效率高，结构简单，运行可靠，适合频繁的正反转。

当起动转矩为额定转矩的150%时，起动电流仅为额定电流的30%，工作过程中没有峰值电流。摆线针轮减速机：传动比大，效率高，体积小，重量轻，故障少，寿命长，运行可靠稳定，拆装维修方便，过载能力强，抗冲击，惯性矩小，适用于起动频率和正反转。

摩擦传动机构：采用摩擦传动方式，钢丝绳柔韧性好，使用寿命长。当泵被卡时，提升钢丝绳在车轮上滑动，保护油杆和油泵。控制箱：操作简便，配有温控器，保证电器元件工作在最佳温度状态，控制系统保护措施齐全，电机永不烧坏，具有故障自检显示功能，还配有无线集中监控接口。

2.1Vacon变频器控制端子接线系统变频器采用矢量控制VaconNXP变频器。逆变器控制端子的接线图如图1所示。K1、K2为正反转启动信号，K3为故障复位信号，K4、K5、K6为多速信号。图2电机换向抽油机继电器RO1物理图设置为变频器故障信号，发送给PLC。当继电器RO1闭合时，表示变频器故障，系统停止工作。

继电器RO2置为机械抱闸信号，RO2闭合发出机械抱闸断开信号，RO2断开发出机械抱闸闭合信号。输入端子的功能有：(1) P1: [AI1，AI1-]输入给定电压下的上行程参考速度。(2)P2:【AI2，AI2-】输入给定电压为下冲程的参考速度。(3) k1: [din 1]启动上行冲程。关闭脉冲有效。(4) K2: [DIN 2]开始下行冲程。关闭脉冲有效。

(5) K3: [DIN 3]故障复位和停机端子：当变频器报警时，可以进行故障复位。变频器运行时，可以停止。当DIN3复位时，上限和下限的自动调整值也被复位为上限和下限调整值。(6) K4: [DIN 4]点动上行程终端。(7) K5: [DIN 5]点动向下冲程终端。(8) K6: [DIN 6]电机运行状态和电机调节状态的切换端子。

K6=1关闭：电机正在运行，此时信号K1和K2有效。上下点动信号K4、K5有效，电机点动运行优先运行信号；K6=0 OFF:调整电机，此时信号K1、K2无效，上下点动信号K4、K5有效，电机点动；K6=0到K6=1，K6: [DIB6]两个上升沿清零脉冲上限值和脉冲下限值。

(9) K7: [dio1]=1关闭：零制动。当故障复位DIN3关闭时，变频器不停止，零频率给电机。运行中，当上下点动开关有效时，点动频率给电机，否则电位器给电机。K7: [dio1]=0断开：没有零制动。当故障复位DIN3关闭时，变频器停止。运行中，当上下点动开关有效时，点动频率给电机，否则电位器给电机。

(10) K8: [dio2]定位接近开关。K8=1关闭：定位关闭；K8=0断开：远离定位。(11) K9: [dio3]上行行程限位端子。达到极限后，逆变器输出反转。K3: [dia 3]故障复位。(12) K10: [dio4]下行行程限位端子。达到极限后，变频器输出正转。K3: [dia 3]故障复位。(13) K11: [dio5]低温控制开关，在25时闭合变频器端子24和25处的继电器RO2。2.2抽油机控制特殊参数组的设置

参数组设置为G11。

参数说明：

P11.1K9：DIO3上冲程限位，工作次数，到达此工作次数后变频器停机并发出57号上限位报警；

P11.2K10：DIO4下冲程限位，工作次数，到达此工作次数后变频器停机并发出58号下限位报警；

P11.3变频器没有接受到位置信号延时时间，超过此时间变频器停机并发出59号超时报警；

P11.4计算冲程系数分子（与电动机减速器传动比有关）;

P11.5计算冲程系数分母（与电动机减速器传动比有关）;

P11.6每个冲程时间系数分子；

P11.7每个冲程时间系数分母。

2.3抽油机设定调整过程

（1）进入调整状态，闭合K6开关。上程脉冲限位值、下程脉冲限位值清零，重新设置。

（2）如果此时定位块在定位接近开关DIO2下面时，则闭合上点动开关K4向上提抽油杆，使定位块从下向上经过定位接近开关DIO2后，在定位接近开关DIO2之上可用上下点动开关K4、K5把抽油杆提到最高的合适点，此时上程脉冲限位值保存起来。

然后闭合下点动开关K5向下拉抽油杆使，定位块从上向下经过定位接近开关DIO2后，在定位接近开关DIO2之下可用上下点动开关K4、K5把抽油杆拉到最低的合适点，此时下程脉冲限位值保存起来。

如果此时定位块在定位接近开关DIO2上面时，则闭合下点动开关K5向下拉抽油杆，使定位块从上向下经过定位接近开关DIO2后，在定位接近开关DIO2之下可用上下点动开关K4、K5把抽油杆拉到最低的合适点，此时下程脉冲限位值保存起来。

然后闭合上点动开关K4向上提抽油杆，使定位块从下向上经过定位接近开关DIO2后，在定位接近开关DIO2之上可用上下点动开关K4、K5把抽油杆提到最高的合适点，此时上程脉冲限位值保存起来。

（3）进入运行状态，断开K6开关。断电后上程脉冲限位值、下程脉冲限位值保持不变。

（4）重新调整上、下程脉冲限位值，闭合K6开关。K6=0到K6=1，K6：DIB6来两个上升沿把上程脉冲限位值和下程脉冲限位值清零。

（5）进入运行状态，断开K6开关。

（6）如果此时定位块在定位接近开关DIO2下面时，则闭合K1：DIA1启动上冲程。

（7）如果此时定位块在定位接近开关DIO2上面时，则闭合K2：DIA2启动下冲程。

（8）如果停止运行，闭合K3：DIA3停机端子。

（9）定位接近开关K8：DIO2用K9：DIO3上冲程限位。K10：DIO4下冲程限位保护。到达限位后向相反方向转。

（10）K9：DIO3上冲程限位，K10：DIO4下冲程限位。到达限位后向相反方向转。限位工作次数到达P11.1P11.2工作次数后变频器停机并发出57号上限位、58号下限位报警。K3：DIA3=1故障复位。

（11）P11.3变频器没有接受到位置信号延时时间，超过此时间变频器停机并发出59号超时报警。K3：DIA3=1故障复位。

（12）智能补偿由于惯性引起的上、下冲程限位变化。

2.4 Vacon变频器抱闸控制逻辑

抽油机停机时需要抱闸控制，利用Vacon变频器具有可编程功能，可根据系统要求编写出特殊控制逻辑。Vacon变频器的编程工具VaconNC1131-3Engineering是一个符合IEC61131-3标准的图形化的编程工具，它可以用来设计VaconNX特殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和高级功能模块，如各种滤波器，PI控制器和积分器。NC1131-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。

制动器开闸信号至关重要，开闸时必须保证变频器输出足够大转矩后才开闸，合闸时要在变频器接近零速，但还有一定转矩时就合闸。为保证电机在低转速时大转矩输出，变频器采用闭环控制。通过Vacon变频器编程设计出开闸、合闸逻辑。

开闸条件：变频器有运行信号；变频器输出电流大于设定的开闸电流限制值；变频器输出转矩大于设定的开闸转矩限制值；变频器输出频率大于设定的开闸频率限制值；以上四个条件缺一不可。

合闸条件：变频器输出频率小于设定的合闸频率限制值，且有变频器停机信号；变频器停机；变频器故障；以上三个条件任意一个存在，变频器都送出合闸信号。

3 实验应用结果分析

该机具有以下优点：

（1）装机容量低、机械效率高，可达80%以上；

（2）电动机功率因数COS1，可提高变电设备的利用率；

（3）电动机起动电流小，当负载为电机额定负载l50%时，起动电流仅为额定电流的30%，电气系统保护措施完善，不会出现烧毁电机事故；

（4）平衡度高，平衡方式为对称式平衡，可达精确平衡；

（5）抽油杆上、下行速度可分别独立控制、冲程、冲次无级调节，能够很好地适应油井状况从而提高泵效；

（6）该机效率高、能耗低，正常情况下，系统效率可达4050%;

（7）该机适用于较稠油采汲，恰当调整参数，可有效解决或减轻油杆及油管偏磨问题；

（8）工作系统采用摩擦传动，卡泵时摩擦系统打滑，避免拉断井杆，超载自动停机保护；

（9）整机重心在机架内，不会发生翻机事故，解决了翻机问题，配重在机架内，工作时不会发生配重砸伤人、畜等事故；

（10）维护简单，整机传动部分只有两个油脂润滑点，电气系统具有故障自检显示功能；

（11）操作简单、易行、调整冲程、冲次等参数特别方便，调整冲次几秒钟内即可完成，调整冲程几分钟亦可完成、且不需设备辅助；

（12）具有无线集中控制接口，可实现集中监控。

4 结束语

现场运行稳定，故障率低，减小了设备的维修量，提高了劳动效率，控制平稳，控制效果达到要求，用户满意。此控制方案在抽油机行业具有很大的推广价值。

以上知识分享希望能够帮助到大家！